PROCÉDÉ DE FABRICATION D ' UNE DOBINE POUR UN ROTOR D ' UNE MACHINE METHOD FOR MANUFACTURING A DOBINE FOR A ROTOR OF A MACHINE
ÉLECTRIQUE TOURNANTEELECTRIC ROTATING
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un bobinage d'excitation d'un rotor d'une machine électrique tournante.The present invention relates to a method for manufacturing an excitation winding of a rotor of a rotating electrical machine.
L'invention trouve des applications notamment dans le domaine de l'industrie automobile et, en particulier, dans le domaine des alternateurs et des alterno-démarreurs.The invention finds applications in particular in the field of the automotive industry and, in particular, in the field of alternators and alternator-starters.
Etat de la techniqueState of the art
La machine électrique tournante comporte un rotor et un stator sur chacun desquels peut être réalisé un bobinage électrique.The rotating electrical machine comprises a rotor and a stator on each of which can be realized an electric winding.
Cette machine électrique tournante peut être un alternateur qui permet de transformer un mouvement de rotation du rotor en un courant électrique. La machine électrique peut aussi être un moteur qui permet de transformer un courant électrique, qui traverse le bobinage du rotor, en un mouvement de rotation du rotor. La machine peut aussi être réversible et donc transformer l'énergie mécanique en énergie électrique et vice et versa.This rotating electrical machine can be an alternator that transforms a rotational movement of the rotor into an electric current. The electric machine can also be a motor that transforms an electric current, which passes through the rotor winding, into a rotational movement of the rotor. The machine can also be reversible and thus transform mechanical energy into electrical energy and vice versa.
Un rotor comporte de façon conventionnelle :A rotor conventionally comprises:
- un noyau magnétique,a magnetic core,
- un bobinage électrique qui comporte un enroulement d'au moins un élément conducteur,an electric winding which comprises a winding of at least one conductive element,
- un support de bobine comportant au moins un flasque transversal annulaire servant notamment pour l'enroulement d'au moins un élément conducteur.- A coil holder having at least one annular transverse flange serving in particular for winding at least one conductive element.
Le bobinage est réalisé lors d'une étape d'enroulement de l'élément conducteur ce qui permet de former des spires régulièrement réparties sur le noyau magnétique. Un bobinage se présente donc comme une juxtaposition horizontale et verticale de spires, formant des couches d'élément conducteur superposées radialement. L'élément conducteur a, en coupe transversale, une forme généralement ronde.The winding is performed during a winding step of the conductive element which allows to form regularly distributed turns on the magnetic core. A winding therefore presents itself as a horizontal and vertical juxtaposition of turns, forming radially superposed conductive element layers. The conductive element has, in cross section, a generally round shape.
On pourra noter également que l'élément conducteur comprend une
partie conductrice électriquement, par exemple, un fil de cuivre ainsi qu'une partie isolante électriquement, par exemple, une couche d'émail entourant le fil de cuivre.It may also be noted that the conductive element comprises a electrically conductive portion, for example, a copper wire and an electrically insulating portion, for example, an enamel layer surrounding the copper wire.
Or, au cours de l'utilisation de la machine tournante, en raison des vibrations et sous l'effet de la force centrifuge, les spires de l'élément conducteur électrique se déplacent les unes par rapport aux autres et frottent soit entre elles soit contre au moins un flasque du support de bobine. Ainsi, l'émail protégeant le fil de cuivre peut être endommagé. Les courts-circuits, qui en résultent, entraînent plus ou moins rapidement la mise hors d'usage de la machine tournante.However, during the use of the rotating machine, because of the vibrations and under the effect of centrifugal force, the turns of the electrically conductive element move relative to each other and rub either between them or against at least one flange of the coil support. Thus, the enamel protecting the copper wire can be damaged. The short-circuits, which result, cause more or less quickly the putting out of use of the rotating machine.
En outre, il existe des interstices entre des spires adjacentes de l'élément conducteur électrique. Ces interstices sont remplis d'air. Or, au cours du fonctionnement de la machine électrique, les spires s'échauffent. L'air présent dans les interstices étant un isolant thermique, l'évacuation de la chaleur vers l'extérieur du bobinage n'est pas optimisée. Le rendement de la machine en est donc diminué.In addition, there are gaps between adjacent turns of the electrical conductive element. These interstices are filled with air. However, during the operation of the electric machine, the turns are heated. Since the air present in the interstices is a thermal insulator, the evacuation of heat towards the outside of the winding is not optimized. The efficiency of the machine is thus reduced.
Pour éviter ces inconvénients, le document FR 1560304 divulgue un procédé de fabrication d'un bobinage d'un rotor d'une machine électrique tournante. Ce rotor comprend des dents appartenant à des roues polaires. Après avoir constitué un bobinage sur un noyau magnétique par une étape d'enroulement d'au moins un élément conducteur, on vient remplir avec un liant, formant un moyen d'imprégnation, des interstices existants entre des spires adjacentes. Ce liant est meilleur conducteur thermique que l'air. A cet effet, une tête de distribution déverse le liant, lorsque le rotor est à l'arrêt, en utilisant l'espace qui existe entre les deux dents adjacentes. Puis le rotor tourne d'un angle de 120°, et la tête de distribution déverse à nouveau le liant. Le liant est ainsi déversé en plusieurs points répartis sur le pourtour du bobinage. Cette distribution s'effectue donc en plusieurs étapes.To avoid these drawbacks, document FR 1560304 discloses a method of manufacturing a winding of a rotor of a rotating electrical machine. This rotor comprises teeth belonging to polar wheels. After constituting a coil on a magnetic core by a winding step of at least one conductive element, it is filled with a binder, forming an impregnation means, existing interstices between adjacent turns. This binder is better thermal conductor than air. For this purpose, a dispensing head pours the binder, when the rotor is stopped, using the space between the two adjacent teeth. Then the rotor turns at an angle of 120 °, and the dispensing head pours the binder again. The binder is thus discharged at several points distributed around the periphery of the winding. This distribution is therefore carried out in several stages.
Le procédé divulgué dans ce document ne permet pas de remplir, de manière satisfaisante, tous les interstices existants entre les spires adjacentes de l'élément conducteur électrique.The method disclosed in this document does not satisfactorily fill all existing gaps between the adjacent turns of the electrical conductive element.
En effet, le rotor étant monté avec ses roues polaires, le distributeur ne peut s'approcher d'une manière optimale du bobinage. Il en résulte que le versement du liant ne peut être précis. Il y a ainsi des risques que le liant se déverse sur des zones du rotor qui ne doivent pas normalement le recevoir,
telles que les dents ou les roues polaires.Indeed, the rotor being mounted with its pole wheels, the distributor can not approach the winding optimally. As a result, the payment of the binder can not be precise. There is thus a risk that the binder spills on areas of the rotor that should not normally receive it, such as teeth or pole wheels.
De plus, le distributeur dépose le liant de manière ponctuelle sur le pourtour du bobinage. Ainsi les interstices existants entre les spires adjacentes des couches supérieures du bobinage ne sont pas tous remplis uniformément. En outre, dans le cas où la densité des spires de l'élément conducteur électrique dans le bobinage est importante, le liant ne peut parvenir aux interstices existants entre les spires adjacentes des couches inférieures du bobinage.In addition, the distributor deposits the binder punctually on the periphery of the winding. Thus the gaps between the adjacent turns of the upper layers of the coil are not all filled uniformly. In addition, in the case where the density of the turns of the electrically conductive element in the coil is large, the binder can not reach the interstices existing between the adjacent turns of the lower layers of the coil.
Enfin le procédé, tel que présenté dans l'état de la technique, n'est pas optimisé en temps puisque le liant est versé en plusieurs fois sur le bobinage.Finally, the method, as presented in the state of the art, is not optimized in time since the binder is poured in several times on the winding.
Exposé de l'inventionPresentation of the invention
Aussi, un problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un procédé de fabrication d'un bobinage d'excitation d'un rotor, ainsi qu'une machine électrique tournante associée, qui permettent :Also, a technical problem to be solved by the object of the present invention is to propose a method of manufacturing an excitation winding of a rotor, as well as an associated rotating electrical machine, which make it possible:
- d'améliorer le remplissage avec un liant des interstices existants entre les spires adjacentes des couches supérieures et inférieures du bobinage,improving the filling with a binder of the interstices existing between the adjacent turns of the upper and lower layers of the winding,
- de diminuer le temps du procédé de fabrication,to reduce the time of the manufacturing process,
- de réaliser le remplissage des interstices et ce de manière simple et économique.- To fill the interstices in a simple and economical way.
Une solution au problème technique posé est selon un premier objet de la présente invention un procédé de fabrication caractérisé en ce que l'étape d'imprégnation a lieu au cours de l'étape d'enroulement de l'élément conducteur électrique. Grâce à l'invention, les interstices existants entre les spires adjacentes se remplissent de liant au fur et à mesure que le bobinage se réalise. Ainsi, les frottements entre les spires sont évités et l'évacuation de la chaleur au niveau du bobinage est améliorée de sorte que les performances magnétiques du rotor sont accrues. Selon des modes de réalisation préférentiels non limitatifs, le procédé objet de l'invention présente les caractéristiques supplémentaires, prises isolément ou en combinaison, énoncées ci-après.A solution to the technical problem raised is according to a first object of the present invention a manufacturing method characterized in that the impregnation step takes place during the winding step of the electrical conductive element. Thanks to the invention, the interstices existing between the adjacent turns are filled with binder as and when the winding is carried out. Thus, the friction between the turns is avoided and the heat dissipation at the winding is improved so that the magnetic performance of the rotor is increased. According to preferred non-limiting embodiments, the method which is the subject of the invention has the additional characteristics, taken separately or in combination, set out below.
Lors de l'étape d'imprégnation le débit du liant est contrôlé.
Le liant est un vernis sous une forme liquide ou semi-liquide.During the impregnation step, the flow rate of the binder is controlled. The binder is a varnish in liquid or semi-liquid form.
Le liant est déposé sur une partie de la longueur de l'élément conducteur par des moyens distributeurs.The binder is deposited on a part of the length of the conductive element by distributor means.
Le liant est déposé sur toute la longueur de l'élément conducteur par des moyens distributeurs.The binder is deposited over the entire length of the conductive element by distributor means.
Le liant devient solide une fois l'étape d'enroulement terminée.The binder becomes solid once the winding step is complete.
On vient solidifier le liant par des moyens de chauffage.The binder is solidified by heating means.
Selon un deuxième objet de l'invention, une machine électrique tournante, notamment pour un véhicule automobile, dotée d'un rotor comportant un bobinage d'excitation est caractérisée en ce que le bobinage est réalisé selon le procédé de l'invention.According to a second object of the invention, a rotating electrical machine, in particular for a motor vehicle, provided with a rotor comprising an excitation winding is characterized in that the winding is produced according to the method of the invention.
Ceci est particulièrement avantageux dans le cas d'une machine électrique tournante avec un rotor à griffes portant des aimants permanents.This is particularly advantageous in the case of a rotary electric machine with a claw rotor carrying permanent magnets.
Brève description des FiguresBrief description of the Figures
La Fig. 1 est une vue partielle en élévation et partiellement en coupe axiale d'un rotor à griffes portant des aimants permanents, ledit rotor comportant un bobinage fabriqué selon le procédé de l'invention. La Fig. 2 est une représentation schématique de la mise en œuvre d'un procédé d'imprégnation, selon un premier mode de réalisation non limitatif de l'invention,Fig. 1 is a partial view in elevation and partially in axial section of a claw rotor carrying permanent magnets, said rotor comprising a winding manufactured according to the method of the invention. Fig. 2 is a schematic representation of the implementation of an impregnation method, according to a first non-limiting embodiment of the invention,
La Fig. 3 est une représentation schématique de la mise en œuvre d'un procédé d'imprégnation, selon un second mode de réalisation non limitatif de l'invention et,Fig. 3 is a schematic representation of the implementation of an impregnation method, according to a second non-limiting embodiment of the invention and,
La Fig. 4 est une représentation schématique de la mise en œuvre d'un procédé d'imprégnation, selon un troisième mode de réalisation non limitatif de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention.Fig. 4 is a schematic representation of the implementation of an impregnation method, according to a third non-limiting embodiment of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION
Dans la description qui suit, on a représenté un exemple de machine électrique. On a représenté à la Fig. 1 un rotor 1 appartenant à un alternateur de type à griffes portant des aimants permanents.In the following description, there is shown an example of an electric machine. It is shown in FIG. 1 a rotor 1 belonging to a claw-type alternator carrying permanent magnets.
Dans la suite de la description, on utilisera une orientation axiale X-X d'avant en arrière qui correspond à une orientation de gauche à droite en considérant la Fig. 1.In the remainder of the description, use will be made of an X-X axial orientation from front to back which corresponds to a left-to-right orientation by considering FIG. 1.
Le rotor 1 possède un arbre d'entraînement 20 qui permet le montage dudit rotor 1 en rotation dans un carter (non représenté) de l'alternateur. Ce carter porte centralement des roulements, dont l'un 26 est représenté à la Fig. 1 , pour le montage rotatif de l'arbre.The rotor 1 has a drive shaft 20 which allows the mounting of said rotor 1 in rotation in a housing (not shown) of the alternator. This housing carries bearings centrally, one of which is shown in FIG. 1, for the rotational mounting of the shaft.
Un noyau 21 annulaire sensiblement cylindrique est monté solidaire en rotation sur le tronçon central de l'arbre d'entraînement 20 d'axe de rotation X- X.A substantially cylindrical annular core 21 is rotatably mounted on the central portion of the X-X axis of rotation drive shaft 20.
Il est prévu, en outre, un support de bobine, en matière plastique isolante électriquement, porté par la périphérie externe du noyau.There is further provided a coil carrier of electrically insulating plastic material carried by the outer periphery of the core.
Dans une forme de réalisation, le support de bobine comporte un unique flasque transversal annulaire. Une couche en matériau isolant électriquement est placée sur la périphérie externe du noyau. L'enroulement de l'élément conducteur électrique s'effectue donc sur ladite couche. On notera que cette couche est indépendante du support de bobine et que, de par l'étape d'enroulement, elle est interposée radialement entre les spires radialement intérieures du bobinage et le noyau. Dans une autre forme de réalisation, le support de bobine peut comporter un unique flasque transversal arrière annulaire et également une jupe d'orientation axiale. Dans ce cas, la jupe d'orientation axiale s'étend vers l'avant depuis le bord interne de la face arrière du flasque.In one embodiment, the coil carrier has a single annular transverse flange. A layer of electrically insulating material is placed on the outer periphery of the core. The winding of the electrically conductive element is therefore performed on said layer. Note that this layer is independent of the coil support and that, by the winding step, it is interposed radially between the radially inner turns of the coil and the core. In another embodiment, the coil support may comprise a single annular rear transverse flange and also an axially oriented skirt. In this case, the axially oriented skirt extends forwardly from the inner edge of the rear face of the flange.
Dans une autre forme de réalisation, le support de bobine comporte un flasque transversal avant annulaire et un flasque transversal arrière annulaire et une jupe annulaire d'orientation axiale reliant les deux flasques.In another embodiment, the coil support comprises an annular front transverse flange and an annular rear transverse flange and an axially oriented annular skirt connecting the two flanges.
Pour ces deux dernières formes de réalisation, une fois l'étape d'enroulement de l'élément conducteur électrique effectuée sur le support de bobine, ce dernier est monté sur le noyau magnétique. La jupe d'orientation axiale est ainsi interposée radialement entre les spires radialement intérieures du bobinage et le noyau magnétique et reprend, en outre, la fonction de la couche en matériau isolant électriquement. On notera que le support de bobine
peut être monté, par exemple, à force sur le noyau magnétique.For these last two embodiments, once the winding step of the electrically conductive element performed on the coil support, the latter is mounted on the magnetic core. The axially oriented skirt is thus interposed radially between the radially inner turns of the coil and the magnetic core and takes over, in addition, the function of the layer of electrically insulating material. Note that the coil holder can be mounted, for example, by force on the magnetic core.
On notera également que le noyau magnétique est un élément annulaire sensiblement cylindrique indépendant des deux roues polaires.Note also that the magnetic core is a substantially cylindrical annular element independent of the two pole wheels.
En variante, le noyau magnétique peut être en deux parties dont chacune est venue de matière avec la face interne d'une roue polaire correspondante.Alternatively, the magnetic core may be in two parts each of which is integral with the inner face of a corresponding pole wheel.
Dans l'exemple illustré à la Fig. 1 , le bobinage du rotor de la machine électrique tournante est réalisé dans un support de bobine en matière plastique qui permet de recevoir et de guider l'élément conducteur lors de son enroulement et qui est fixé, par exemple, par emmanchement à force sur un noyau magnétique 21. Le support de bobine a, en section, une forme de U. Il comporte un flasque transversal avant annulaire 25a, un flasque transversal arrière annulaire 25b et une jupe annulaire d'orientation axiale 25c reliant les deux flasques. Le noyau 21 est ici d'un seul tenant. Il est serré axialement entre les deux roues polaires 23a, 23b.In the example illustrated in FIG. 1, the winding of the rotor of the rotating electrical machine is carried out in a plastic bobbin holder which makes it possible to receive and guide the conductive element during its winding and which is fixed, for example, by press fit on a magnetic core 21. The coil carrier has a U-shaped cross-section. It comprises an annular front transverse flange 25a, an annular rear transverse flange 25b and an axially oriented annular skirt 25c connecting the two flanges. The core 21 is here in one piece. It is clamped axially between the two pole wheels 23a, 23b.
Chacune des roues polaires 23a, 23b comporte un plateau annulaire (17) portant à sa périphérie externe des griffes comprenant chacune une partie transversale 19 d'enracinement au flasque prolongé par une dent 24a, 24b d'orientation axiale. Les dents 24a, 24b sont, par exemple, au nombre de six pour chacune des roues polaires 23a, 23b et réparties angulairement de manière régulière autour de l'axe X-X commun aux roues polaires 23a, 23b et à l'arbre d'entraînement 20.Each of the pole wheels 23a, 23b comprises an annular plate (17) carrying at its outer periphery claws each comprising a transverse portion 19 rooting flange prolonged by a tooth 24a, 24b of axial orientation. The teeth 24a, 24b are, for example, six in number for each of the pole wheels 23a, 23b and distributed angularly in a regular manner about the axis XX common to the pole wheels 23a, 23b and to the drive shaft 20 .
Dans ce mode de réalisation, chacune des dents 24a, 24b d'une roue polaire 23a, 23b s'étend axialement vers la roue polaire 23a, 23b en vis-à-vis, de manière que les dents 24a, 24b soient imbriquées les unes dans les autres et de manière à délimiter radialement, avec la surface cylindrique externe 18 du noyau 21 , un espace dans lequel est agencé un bobinage 22.In this embodiment, each of the teeth 24a, 24b of a pole wheel 23a, 23b extends axially towards the pole wheel 23a, 23b vis-à-vis, so that the teeth 24a, 24b are interlocked with each other. in the others and so as to delimit radially, with the outer cylindrical surface 18 of the core 21, a space in which a winding 22 is arranged.
Le bobinage électrique 22 est réalisé par l'enroulement en spires d'un élément conducteur électrique 30, de manière à former des couches d'élément conducteur lorsqu'on se déplace radialement, de l'intérieur vers l'extérieur, dans le bobinage.The electrical winding 22 is made by winding an electrical conducting element 30 in turns so as to form conductive element layers when moving radially from the inside to the outside in the winding.
L'élément conducteur comprend une partie conductrice électriquement 36, par exemple, un fil de cuivre entouré d'une simple partie isolante électriquement 31 , par exemple, une couche d'émail. L'élément conducteur a, en coupe transversale, une forme généralement ronde.
Le bobinage est réalisé par l'enroulement de l'élément conducteur 30 de manière à former des couches Ci contenant des spires Sj. L'indice i varie de 1 à n, n étant le nombre maximal de couches du bobinage. L'indice j varie de 1 à m, m étant le nombre maximal de spires par couche. Les couches sont ainsi superposées radialement. Les spires appartenant à la même couche sont alignées axialement.The conductive element comprises an electrically conductive portion 36, for example, a copper wire surrounded by a single electrically insulating portion 31, for example, an enamel layer. The conductive element has, in cross section, a generally round shape. The winding is carried out by winding the conductive element 30 so as to form layers Ci containing turns Sj. The index i varies from 1 to n, where n is the maximum number of layers of the winding. The index j varies from 1 to m, where m is the maximum number of turns per layer. The layers are thus superimposed radially. The turns belonging to the same layer are aligned axially.
Dans la suite de la description, la première couche de l'élément conducteur, qui sera désignée par la référence « C1 », est donc la couche radialement intérieure du bobinage 22. La première spire de la couche Ci, qui sera désignée par la référence S1 , correspond à la spire qui sera la première enroulée pour une couche déterminée. Selon les couches, la première spire sera donc alternativement la spire la plus proche du flasque annulaire arrière 25b, ou celle la plus proche du flasque annulaire avant 25a. Le flasque transversal arrière 25b comporte un premier moyen 27 pour la fixation de l'extrémité de départ de l'élément conducteur électrique 30.In the following description, the first layer of the conductive element, which will be designated by the reference "C1", is the radially inner layer of the coil 22. The first turn of the layer Ci, which will be designated by the reference S1, corresponds to the turn which will be the first wound for a given layer. Depending on the layers, the first turn will alternately be the turn nearest the rear annular flange 25b, or the closest to the front annular flange 25a. The rear transverse flange 25b comprises a first means 27 for fixing the starting end of the electric conductive element 30.
Le flasque transversal arrière 25b comporte en outre un deuxième moyen (non représenté), sensiblement diamétralement opposé au premier moyen 27, pour la fixation de l'extrémité terminale de l'élément conducteur électrique.The rear transverse flange 25b further comprises a second means (not shown), substantially diametrically opposed to the first means 27, for fixing the end of the electrical conductive element.
L'extrémité de départ et l'extrémité terminale de l'élément conducteur électrique sont prévues pour être reliées électriquement à une source de courant électrique pendant le fonctionnement du rotor 1.The starting end and the end end of the electrical conducting element are intended to be electrically connected to a source of electric current during operation of the rotor 1.
L'enroulement de l'élément conducteur 30 s'effectue selon les étapes suivantes. En premier lieu, l'élément conducteur électrique est fixé sur le support de bobine par le premier moyen 27. L'enroulement est ensuite réalisé par la combinaison de deux mouvements : une rotation du noyau 21 autour de son axe X-X et une translation axiale, du noyau par rapport à l'élément conducteur, ou de l'élément conducteur par rapport au noyau. Ainsi, la première spire S1 de l'élément conducteur, appartenant à la première couche C1 du bobinage, est enroulée sur la jupe d'orientation axiale 25c, à partir du flasque arrière 25b.The winding of the conductive element 30 is carried out according to the following steps. Firstly, the electrical conducting element is fixed on the coil support by the first means 27. The winding is then made by the combination of two movements: a rotation of the core 21 about its axis XX and an axial translation, the core with respect to the conductive element, or the conductive element with respect to the core. Thus, the first turn S1 of the conductive element, belonging to the first layer C1 of the coil, is wound on the axially oriented skirt 25c, from the rear flange 25b.
La deuxième spire S2 de l'élément conducteur, appartenant à la première couche C1 du bobinage, est enroulée sur la jupe axiale à côté de la première spire S1 , par exemple, par décalage axial du noyau 21 et ainsi de suite.The second turn S2 of the conductive element, belonging to the first layer C1 of the coil, is wound on the axial skirt next to the first turn S1, for example, by axial displacement of the core 21 and so on.
L'étape d'enroulement se termine par la fixation de l'extrémité terminale
de l'élément conducteur électrique sur le deuxième moyen de fixation.The winding step ends with the fixing of the terminal end of the electrically conductive element on the second fixing means.
L'enroulement forme ainsi une juxtaposition horizontale et verticale de spires séparées par des interstices 33.The winding thus forms a horizontal and vertical juxtaposition of turns separated by interstices 33.
Au cours de l'étape d'enroulement, l'étape d'imprégnation est réalisée. On remplit ainsi avec un liant, au fur et à mesure de l'enroulement, les interstices 33 existants entre les spires adjacentes d'un élément conducteur électrique 30, ainsi que les interstices 33 existants entre les spires et les flasques 25a, 25b du support de bobine.During the winding step, the impregnation step is performed. Thus, with the binder, as the winding progresses, the interstices 33 existing between the adjacent turns of an electrically conductive element 30 and the interstices 33 between the turns and the flanges 25a, 25b of the support are filled. of coil.
Le liant 34 est choisi de telle sorte qu'il puisse remplir les interstices facilement. Le liant est, par exemple, un vernis qui peut être sous une forme liquide, ou semi-liquide tel qu'un gel.The binder 34 is chosen so that it can fill the interstices easily. The binder is, for example, a varnish which may be in liquid or semi-liquid form such as a gel.
Ainsi, un premier mode de réalisation est décrit et représenté à la Fig. 2.Thus, a first embodiment is described and shown in FIG. 2.
La première spire S1 de l'élément conducteur 30, appartenant à la première couche C1 , est enroulée au plus près du flasque arrière 25b. Les spires suivantes (S2, ...) se décalent progressivement axialement vers l'avant, c'est-à-dire dans le sens de la flèche F1 , pour former la première couche C1 du bobinage sur la jupe 25c.The first turn S1 of the conductive element 30, belonging to the first layer C1, is wound as close to the rear flange 25b. The following turns (S2, ...) are progressively offset axially forward, that is to say in the direction of the arrow F1, to form the first layer C1 of the coil on the skirt 25c.
La première spire S1 de l'élément conducteur 30, appartenant à la deuxième couche C2, est enroulée au plus près du flasque avant 25a. Les spires suivantes se décalent progressivement axialement vers l'arrière en direction du flasque arrière, c'est-à-dire dans le sens de la flèche F2, pour former la deuxième couche du bobinage.The first turn S1 of the conductive element 30, belonging to the second layer C2, is wound closer to the front flange 25a. The following turns are progressively shifted axially rearward towards the rear flange, that is to say in the direction of the arrow F2, to form the second layer of the winding.
L'enroulement de l'élément conducteur 30 se poursuit de manière analogue, les spires de chaque couche se décalant alternativement vers l'avant ou vers l'arrière d'une couche à l'autre.The winding of the conductive element 30 continues in a similar manner, the turns of each layer alternately shifting forward or backward from one layer to another.
Au cours de la constitution des différentes couches, un moyen distributeur 35 vient déverser un liant une fois la spire insérée dans sa couche. Ainsi, les interstices sont remplis au fur et à mesure qu'ils sont créés.During the constitution of the different layers, a dispensing means 35 discharges a binder once the coil inserted in its layer. Thus, the interstices are filled as they are created.
Cependant, selon un deuxième mode de réalisation, représenté à la Fig.However, according to a second embodiment, shown in FIG.
3, on peut également prévoir que le moyen distributeur 35 vienne déverser le liant sur la spire, lors de l'étape d'enroulement, mais avant que celle-ci ne soit insérée dans sa couche. Ainsi, les interstices se remplissent dès l'insertion de la spire. En outre, selon un troisième mode de réalisation, représenté à la Fig. 4, on peut également prévoir que le moyen distributeur 35 vienne déverser le liant sur la couche inférieure Ci, lors de l'enroulement des spires de la couche qui lui
est supérieure Ci+1. Ainsi, dès que le liant est déposé, il est instantanément écrasé par la spire ce qui permet de mieux remplir les interstices.3, it is also possible that the dispensing means 35 come pouring the binder on the turn, during the winding step, but before it is inserted into its layer. Thus, the interstices fill up as soon as the spire is inserted. In addition, according to a third embodiment, shown in FIG. 4, it is also possible for the distributor means 35 to pour the binder on the lower layer Ci, during the winding of the turns of the layer which is greater than Ci + 1. Thus, as soon as the binder is deposited, it is instantly crushed by the coil which allows better filling the interstices.
Enfin, selon un quatrième mode de réalisation, non représenté, on peut également prévoir que le moyen distributeur 35 vienne déverser le liant sur l'ensemble de la largeur du support de bobine au cours de l'enroulement des spires formant des couches successives. Le moyen distributeur 35 sera donc de dimensions appropriées et/ou à une distance appropriée par rapport au bobinage pour déverser le liant sur plusieurs spires en même temps.Finally, according to a fourth embodiment, not shown, it is also possible for the distributor means 35 to pour the binder over the entire width of the coil support during the winding of the turns forming successive layers. The dispensing means 35 will therefore be of suitable dimensions and / or at an appropriate distance from the winding to pour the binder over several turns at the same time.
Dans les quatre modes de réalisation, le moyen distributeur 35 permet, de manière préférentielle, de déposer le liant par gravité. Le moyen distributeur peut être par exemple une buse reliée à un réservoir (non représenté) de liant.In all four embodiments, the distributor means 35 preferably allows the binder to be deposited by gravity. The dispensing means may be for example a nozzle connected to a reservoir (not shown) of binder.
La buse peut suivre le décalage des spires lors de la constitution des couches successives ou être immobile.The nozzle can follow the offset of the turns during the constitution of the successive layers or be immobile.
La buse permet ainsi de déposer le liant sur toute la longueur de l'élément conducteur 30.The nozzle thus makes it possible to deposit the binder over the entire length of the conductive element 30.
L'ensemble des interstices 33, existants entre les spires adjacentes et les spires et le support de bobine 25a, 25b, 25c, est ainsi rempli par le liant. La dernière couche du bobinage est également recouverte de ce liant.The set of interstices 33, existing between the adjacent turns and the turns and the coil support 25a, 25b, 25c, is thus filled by the binder. The last layer of the coil is also covered with this binder.
On peut prévoir également, pour les différents modes de réalisation, des moyens de contrôle (non représentés) du débit du liant dans la buse lors de l'étape d'imprégnation. Ces moyens peuvent être, par exemple, de type à pince ou à clapet. Ainsi, on peut sélectionner, pour les deux modes de réalisation, les couches du bobinage pour lesquelles on veut remplir les interstices 33 existants, en déposant le liant sur une partie de la longueur de l'élément conducteur électrique 30. Par exemple, on peut venir imprégner seulement les couches inférieures. Ces couches sont les plus difficiles à atteindre, par un procédé d'imprégnation classique, du fait de la densité des spires. Pour les couches supérieures, on viendra ultérieurement remplir les interstices par un autre procédé classique de dépose d'un liant. Outre le remplissage des interstices, ce procédé permettra de recouvrir la dernière couche de liant. Le procédé classique pourra être, par exemple, celui décrit dans l'état de la technique.For the various embodiments, it is also possible to provide control means (not shown) for the flow rate of the binder in the nozzle during the impregnation step. These means may be, for example, clamp type or valve. Thus, it is possible to select, for the two embodiments, the winding layers for which it is desired to fill the existing interstices 33, by depositing the binder on a part of the length of the electrically conductive element 30. For example, it is possible to come impregnate only the lower layers. These layers are the most difficult to reach, by a conventional impregnation process, because of the density of the turns. For the upper layers, the interstices will subsequently be filled by another conventional method of depositing a binder. In addition to filling the interstices, this process will cover the last layer of binder. The conventional method may be, for example, that described in the state of the art.
De plus, le fait de contrôler la dépose du liant permet d'éviter de recouvrir des parties du conducteur qui n'ont pas besoin de l'être. Ainsi, lorqu'on
commence ou termine l'étape d'enroulement par la fixation de l'extrémité terminale de l'élément conducteur électrique sur le premier moyen de fixation 27 ou sur le deuxième moyen de fixation, on évite de déposer du liant. Ceci permettra de limiter la consommation de ce liant tout en améliorant la propreté de l'opération d'enroulement.In addition, controlling the removal of the binder avoids covering parts of the driver that do not need to be. So, lorqu'on begins or ends the winding step by fixing the end of the electrical conductive element on the first fastening means 27 or the second fastening means, it is avoided to deposit binder. This will limit the consumption of this binder while improving the cleanliness of the winding operation.
En outre, l'utilisation de moyens de contrôle permet de s'assurer que les interstices vont être remplies par la bonne quantité de liant.In addition, the use of control means makes it possible to ensure that the interstices will be filled by the right amount of binder.
En effet, si la quantité de liant déversée est insuffisante, les spires risquent de frotter l'une contre l'autre. De plus, l'évacuation de la chaleur au niveau du bobinage sera moins performante du fait de la présence de bulles d'air dans les interstices.Indeed, if the amount of binder spilled is insufficient, the turns may rub against each other. In addition, the evacuation of heat at the winding will be less efficient because of the presence of air bubbles in the interstices.
Inversement, si la quantité de liant déversée est trop importante, il risque d'y avoir beaucoup de projection de liant lors du bobinage des spires.Conversely, if the amount of binder poured is too large, there is likely to be a lot of binder projection during winding turns.
Le liant, une fois l'étape d'enroulement terminée, devient solide. La solidification peut avoir lieu, par exemple, par des moyens de chauffage tels qu'une étuve. Ainsi les spires adjacentes sont immobilisées les unes par rapport aux autres et par rapport au support de bobine 25a, 25b, 25c. Les frottements entre les spires sont ainsi évités et l'évacuation de la chaleur au niveau du bobinage est améliorée de sorte que les performances magnétiques du rotor, au cours du fonctionnement de la machine, sont accrues.The binder, once the winding step is complete, becomes solid. The solidification can take place, for example, by heating means such as an oven. Thus the adjacent turns are immobilized relative to each other and with respect to the coil support 25a, 25b, 25c. The friction between the turns is thus avoided and the heat dissipation at the winding is improved so that the magnetic performance of the rotor during operation of the machine is increased.
On notera qu'on peut utiliser les moyens de chauffage en une fois selon qu'on utilise seulement le procédé de l'invention ou qu'on combine ce procédé avec un procédé d'imprégnation classique. On peut également utiliser les moyens de chauffage en plusieurs fois dans le cas où on combine ce procédé avec un procédé d'imprégnation classique.It should be noted that the heating means can be used at once according to whether only the method of the invention is used or that this method is combined with a conventional impregnation process. The heating means can also be used several times in the case where this process is combined with a conventional impregnation process.
L'invention permet donc de fabriquer un bobinage d'excitation d'un rotor 1 d'une machine électrique tournante en améliorant le remplissage avec un liant 34 des interstices 33 existants entre des spires adjacentes des couches supérieures et inférieures du bobinage 22. Le liant 34 pénètre ainsi au cœur du bobinage 22 car l'étape d'imprégnation a lieu au cours de l'étape d'enroulement.The invention therefore makes it possible to manufacture an excitation winding of a rotor 1 of a rotating electrical machine by improving the filling with a binder 34 of the existing gaps 33 between adjacent turns of the upper and lower layers of the coil 22. The binder 34 thus penetrates the core of the winding 22 because the impregnation step takes place during the winding step.
Par ailleurs, le versement du liant 34 est contrôlé et plus précis. Seul le bobinage 22 le reçoit. Ceci évite des projections du liant sur des zones du rotor, telles que les roues polaires, qui ne doivent pas être recouvertes, à cet instant, par ledit liant. Le recours à des opérations de grattage ou de décapage sur ces zones du rotor est ainsi évité. On pourra ainsi, par exemple, effectuer
rapidement une opération de soudage d'un ventilateur, sur une ou les deux roues polaires.Moreover, the binder 34 is controlled and more precise. Only the winding 22 receives it. This avoids projections of the binder on areas of the rotor, such as the pole wheels, which should not be covered at this time by said binder. The use of scraping or stripping operations on these areas of the rotor is thus avoided. We can thus, for example, perform quickly a welding operation of a fan, on one or both polar wheels.
Enfin, ce procédé est plus performant en terme de gain de temps. En effet, on remplit des interstices au cours de l'étape d'enroulement de l'élément conducteur électrique 30.Finally, this method is more efficient in terms of time saving. In fact, gaps are filled during the winding step of the electrical conductive element 30.
Une fois l'étape d'enroulement terminée, on vient placer l'ensemble comprenant le bobinage 22, le support de bobine 25a, 25b, 25c, le noyau 21 entre les deux roues polaires 23a, 23b. On notera que ce montage peut se faire avant ou après l'utilisation des moyens de chauffage sur le bobinage.Once the winding step is complete, the assembly comprising the winding 22, the coil support 25a, 25b, 25c, the core 21 between the two pole wheels 23a, 23b is placed. It should be noted that this assembly can be done before or after the use of the heating means on the winding.
Dans le cas des rotors à griffes à aimants permanents, on vient placer des aimants 28 dans les dents 24a, 24b.In the case of permanent magnet claw rotors, magnets 28 are placed in the teeth 24a, 24b.
Les aimants 28 sont logés dans des rainures 29 présentes dans les faces latérales de deux dents 24a, 24b respectives. L'opération de rainurage a lieu une fois les dents placées les unes par rapport aux autres, donc une fois que l'ensemble comprenant le bobinage 22, le support de bobine 25a, 25b, 25c, le noyau 21 , est serré axialement entre les deux roues polaires 23a, 23b.The magnets 28 are housed in grooves 29 present in the lateral faces of two respective teeth 24a, 24b. The grooving operation takes place once the teeth are placed relative to each other, so once the assembly comprising the coil 22, the coil support 25a, 25b, 25c, the core 21, is clamped axially between the two pole wheels 23a, 23b.
On notera que lors de ce rainurage, il y a des risques de projection de copeaux et donc de dégradation du bobinage 22 par ces copeaux.Note that during this grooving, there is a risk of chip projection and thus degradation of the coil 22 by these chips.
Le vernis, présent sur la dernière couche supérieure du bobinage et qui est dans une forme solide, agit ainsi comme un moyen de protection du bobinage contre les copeaux.The varnish, present on the last upper layer of the coil and which is in a solid form, thus acts as a means of protecting the winding against chips.
Ainsi, ce procédé, en remplissant des interstices au cours de l'étape d'enroulement d'un fil de cuivre entouré d'une simple couche d'émail, permet un temps de fabrication réduit sans étapes supplémentaires et ceci de manière simple et économique. De plus, avec ce type de fil de cuivre émaillé, le diamètre de l'élément conducteur est limité, le volume des interstices ainsi créé et donc le besoin en liant est réduit.Thus, this process, filling gaps during the winding step of a copper wire surrounded by a single layer of enamel, allows a reduced manufacturing time without additional steps and this simply and economically . In addition, with this type of enamelled copper wire, the diameter of the conductive element is limited, the volume of the interstices thus created and therefore the need for binder is reduced.
La présente description n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci-dessus.The present description is not limited to the embodiments described above.
L'invention s'applique à tout type de machine électrique tournante tel qu'un alternateur, un ralentisseur électromagnétique ou un coupleur électromagnétique à courants de Foucault et également à tout type de machine électrique tournante réversible tel qu'un alterno-démarreur.
The invention applies to any type of rotating electrical machine such as an alternator, an electromagnetic retarder or an electromagnetic coupler with eddy currents and also to any type of reversible rotating electrical machine such as an alternator-starter.